Hoe een enorm project de lucht in kaart probeerde te brengen zonder computers

Onlangs heeft de European Space Agency de derde batch gegevens van de Gaia-satelliet vrijgegeven, een openbare catalogus die de posities en snelheden van meer dan een miljard sterren geeft. Dit is onze laatste poging om enkele van de lang gekoesterde vragen in de astronomie te beantwoorden: hoe verspreiden sterren (en nevels) zich door de lucht? Hoeveel zijn er, hoe ver weg zijn ze en hoe helder zijn ze? Veranderen ze in locatie of helderheid? Zijn er nieuwe klassen van dingen die de wetenschap niet kent?

Eeuwenlang hebben astronomen geprobeerd deze vragen te beantwoorden, en dit werk was nauwgezet en tijdrovend. Het was niet altijd gemakkelijk om vast te leggen wat je kunt zien in het oculair van een telescoop – als je het geluk hebt om een ​​telescoop te bezitten.

Stel je nu de opkomst voor van een nieuwe technologie die, in zijn tijd, enkele van de voordelen bood van de technologie die Gaia-catalogi mogelijk maakte. Het kan automatisch en onpartijdig registreren wat u ziet, en iedereen kan het gebruiken.

Die techniek was fotografie.

Dit artikel vertelt het verhaal van hoe fotografie de astronomie veranderde en hoe honderden astronomen de eerste internationale wetenschappelijke samenwerking vormden om de Carte du Sel (letterlijk, “kaart van de lucht”) te creëren, een compleet fotografisch overzicht van de lucht. Deze samenwerking resulteerde in een eeuwenlange strijd om duizenden fotografische platen te verwerken die gedurende tientallen jaren zijn genomen, aangezien de locaties van miljoenen sterren handmatig werden gemeten om de grootste catalogus van de nachtelijke hemel te maken.

Helaas kwam het Carte du Ciel-project op een moment dat ons vermogen om metingen van de natuurlijke wereld te verzamelen niet werd geëvenaard door ons vermogen om ze te analyseren. Terwijl het project aan de gang was, maakten nieuwe hulpmiddelen het mogelijk om fysieke processen in verre hemellichamen te bestuderen, waardoor wetenschappers weg werden gelokt van landmetingen door de mogelijkheid te bieden om nieuwe modellen te creëren om de wereld te verklaren.

Voor de astronomen die aan de Carte du Ciel werkten, bestond er nog geen model dat de posities van miljoenen sterren kon abstraheren in een theorie over hoe ons melkwegstelsel evolueerde; In plaats daarvan hadden de onderzoekers alleen het vermoeden dat fotografische technieken nuttig zouden kunnen zijn om de wereld in kaart te brengen. Ze hadden gelijk, maar het duurde meer dan een eeuw en de carrières van veel astronomen voordat hun intuïtie vruchten afwierp.

Fotografie en astronomie

Het was astronoom en ontdekkingsreiziger François Arago, hoofd van het Observatorium van Parijs, die de fotografische technieken van Louis Daguerre aan de wereld bekendmaakte. Daguerre, gebaseerd op het werk van Nicéphore Niépce, ontdekte hoe je permanente afbeeldingen maakt op metalen platen.

Eeuwenlang hebben astronomen geworsteld om vast te leggen wat ze aan de nachtelijke hemel zagen met handgetekende notities en tekeningen. Gezien de vervormende optica van oude instrumenten, was het niet altijd gemakkelijk om te tekenen wat je kunt zien. Je kunt dingen “opmerken” die er helemaal niet waren; Die kanalen en vegetatie op Mars die arme Schiaparelli schilderde vanaf het observatorium van Milaan waren niets meer dan een optische illusie, deels veroorzaakt door de turbulente atmosfeer. Slechts een paar hoogopgeleide astronomen, zoals Caroline en William Herschel, waren onmiddellijk in staat om een ​​nieuwe ster in een bekend sterrenstelsel te ontdekken – een teken van een verre catastrofale gebeurtenis?

Fotografie kan dat allemaal veranderen. Arago zag meteen het enorme potentieel van deze technologie: beelden die ’s nachts werden gemaakt, konden comfortabel en kwantitatief worden geanalyseerd bij daglicht. Metingen kunnen nauwkeurig zijn en regelmatig worden gecontroleerd.

Daguerre ontving een pensioen en stond Arago toe om details van zijn acties open source te maken, wat resulteerde in een explosie van fotostudio’s in Parijs en de rest van de wereld. Maar het bleek dat de methode van Daguerre niet gevoelig of praktisch genoeg was om iets anders vast te leggen dan de helderste sterren, de zon of de maan. De volgende hete nieuwe technologie, natte collodium-emulsies, was niet veel beter; De platen zullen uitdrogen tijdens de lange belichtingstijd die nodig is om zwakke astronomische objecten vast te leggen.

Astronomen moesten 40 jaar wachten, tot de jaren 1880, voordat zeer gevoelige droge fotografische platen eindelijk beschikbaar kwamen.